直接熱窒化層を用いたＳｉＣＭＩＳ構造の作製と電力用ＦＥＴへの応用

• 研究課題/領域番号: 24560371
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 電子・電気材料工学
• 研究機関: 信州大学
• 研究代表者: 上村 喜一 信州大学, 学術研究院工学系, 教授 (40113005)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円); 2014年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2013年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円); 2012年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
• キーワード: 炭化ケイ素 / SiC / 直接窒化 / MIS / 界面制御 / プラズマ / 電界効果トランジスタ / 界面準位 / MOS / FET / 窒化

研究成果の概要

高周波グロー放電によるプラズマ窒化がSiC表面に窒化層を形成する手段として有効であることを示した。とりわけ，窒素に少量の水素を添加することで窒素ラジカルが活性化され，相対的に酸化物相の少ない窒化層を実現できた。また，この直接窒化層を界面制御層として用いることによりSiO2/窒化層/SiC MIS構造の界面特性を向上させることができた。さらに，様々な条件で熱処理を試みた結果，水素雰囲気化の熱処理により界面特性を改善できることを見いだした。
これらの成果は単にMISFETのゲート絶縁膜としての応用だけでなく，SiC素子に対して安定で界面欠陥の少ない表面保護層を実現するための基礎技術として有効である

研究成果

• [雑誌論文] Plasma Nitridation of 4H-SiC by Glow Discharge of N2/H2 Mixed Gasesa (2015)
  • 著者名/発表者名: Yoshiyuki Akahane, Kyosuke Kimura, Takuo Kano, Yukimune Watanabe,
  • 雑誌名: Materials Science Forum 巻: 821-823 ページ: 504-507
  • DOI: 10.4028/www.scientific.net/msf.821-823.504
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Preparation and Characterization of Nitridation Layer on 4H SiC(0001) Surface by Direct Plasma Nitridation (2014)
  • 著者名/発表者名: Yoshiyuki Akahane, Takuo Kano, Kyosuke Kimura, Hiroki Komatsu, Yukimune Watanabe, Tomohiko Yamakami, Kiichi Kamimura
  • 雑誌名: Materials Science Forum 巻: 778-780 ページ: 631-634
  • DOI: 10.4028/www.scientific.net/msf.778-780.631
  • NAID: 120007101048
  • 査読あり
• [雑誌論文] Preparation and Characterization of Deposited Tetraethylorthosilicate - SiO2/SiCMIS Structure (2013)
  • 著者名/発表者名: Mitsunori Hemmi, Takashi Sakai, Tomohiko Yamakami, Rinpei Hayashibe1and Kiichi Kamimura
  • 雑誌名: Materials Science Forum 巻: 740-742 ページ: 805-808
  • DOI: 10.4028/www.scientific.net/msf.740-742.805
  • NAID: 120007101049
  • 査読あり
• [学会発表] 熱処理によるSiO2/SiON/SiC 構造の特性改善 (2014)
  • 著者名/発表者名: 赤羽桂幸，狩野巧生，荻野航弥，山上朋彦，上村喜一
  • 学会等名: 応用物理学会北陸・信越支部学術講演会
  • 発表場所: 富山大学工学部
  • 年月日: 2014-11-07
• [学会発表] TEOS を用いた熱CVD 法による4H-SiC MIS 特性に対するH2 アニールの効果 (2014)
  • 著者名/発表者名: 狩野巧生, 赤羽桂幸, 小林悠太, 山上朋彦, 上村喜一
  • 学会等名: 電子情報通信学会技術研究報告 電子部品・材料
  • 発表場所: 信州大学工学部
  • 年月日: 2014-07-24
• [学会発表] TEOS を用いた低温CVD 法によるSiC MIS 特性に対するアニールの影響 (2014)
  • 著者名/発表者名: 狩野巧生, 小松広基, 小林悠太, 赤羽桂幸, 山上朋彦, 上村喜一
  • 学会等名: 応用物理学会北陸・信越支部第2 回有機・無機エレクトロニクスシンポジウム
  • 発表場所: 信州大学工学部
  • 年月日: 2014-07-04
• [学会発表] 直接窒化処理におけるSiC-MIS 構造へのH2 混合ガス雰囲気の影響 (2014)
  • 著者名/発表者名: 赤羽桂幸，木村恭輔，荻野航弥，狩野巧生，小松広樹，山上朋彦，上村喜一
  • 学会等名: 応用物理学会北陸・信越支部第2 回有機・無機エレクトロニクスシンポジウム
  • 発表場所: 信州大学工学部
  • 年月日: 2014-07-04
• [学会発表] Effect of Post-Deposition Annealing on Interface Properties of Deposited Tetraethylorthosilicate-SiO2/SiC Structure
  • 著者名/発表者名: Takuo Kanou,Takashi Sakai, Tomohiko Yamakami and Kiichi Kamiura
  • 学会等名: The 4th International Symposium on Organic and Inorganic Electronic Materials and Related Nanotechnologies
  • 発表場所: 金沢市，石川音楽堂
• [学会発表] Preparation and Characterization of Nitridation Layer on 4H-SiC(0001) Surface by Direct Plasma Nitridation
  • 著者名/発表者名: Yoshiyuki Akahane, Takuo Kano, Kyosuke Kimura, Hiroki Komatsu, Yukimune Watanabe, Tomohiko Yamakami, Kiichi Kamimura
  • 学会等名: The International Conference on Silicon Caride and Related Materials 2013
  • 発表場所: 宮崎市，シーガイアリゾート
• [学会発表] TEOSを用いた熱CVD法による4H-SiCMIS特性に対するアニールの効果
  • 著者名/発表者名: 狩野巧生，赤羽桂幸，木村恭輔，小松広基，山上朋彦，上村喜一
  • 学会等名: SiC及び関連半導体研究会大22回講演会
  • 発表場所: さいたま市，埼玉会館
• [学会発表] Preparation and Characterization of Deposited Tetraethylorthosilicate SiO2/SiCMIS Structure
  • 著者名/発表者名: M. Hemmi, Y. Sakai, T. Yamakami, R. Hayashibe, K. Kamimura
  • 学会等名: Europian Cnference on SiC and Related Materials 2012
  • 発表場所: Petersburg, Russia
• [学会発表] TEOS を用いたSiO2/SiC 構造の作製と評価
  • 著者名/発表者名: 酒井崇史, 逸見充則, 赤羽桂幸, 狩野巧生, 丸山洋平, 山上朋彦，林部林平，上村喜
  • 学会等名: 第21 回SiC 及び関連ワイドギャップ半導体講演会
  • 発表場所: 大阪市中央公会堂